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一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法，包括用于连接在被测线路直流断路器两端的测试电阻回路，该测试电阻回路中串接有一个测试电阻，可控大功率接触器，测试熔断器，该系统还包括用于检测馈电区段电压的电压变送器和用于检测测试电阻回路电流或检测馈电区段电流的电流变送器，电压变送器和电流变送器的信号输出端与一控制设备连接。本发明的直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法通过在被测线路的直流断路器两端并入测试电阻，通过测量馈电区段的电压及电流，分析其剩余电阻值和/或剩余电压值来确定线路是否存在绝缘强度不足，以避免在被测线路存在短路故障时合闸断路器。
【专利说明】一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法。

【背景技术】
[0002]城市轨道交通直流牵引供电系统微机保护和测控单元适用于城市轨道交通直流牵引供电系统的直流馈线保护。直流馈电电缆用于高速直流开关(即直流断路器)到接触网的供电，是直流供电系统的“瓶颈”。电缆一般采用XLPE电缆或EPR柔性电力电缆，有时为了防止鼠咬及增加机械强度等采用软铜带铠装，但是由于敷设环境差，电缆容易因绝缘老化、受损发生故障，严重威胁着轨道交通安全运营。
[0003]轨道交通直流馈电电缆绝缘当前普遍采用的是将电缆停运，用摇表检测电缆的绝缘电阻，以此判断电缆的绝缘状况。随着轨道交通系统的迅速发展，越来越多的低压直流电缆投入了使用，这种检测方式已经不堪重负，而且由于轨道交通直流系统采用悬浮供电，其测试数据只能作为参考，国内外也没有相关标准规定，因此在实际操作时只能根据测试数据历史记录经验判断，具有较大的主观性和不确定性。


【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统，以解决现有绝缘检测方式主观性和不确定性大的问题，同时提供一种使用该检测系统的检测方法。
[0005]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统，包括用于连接在被测线路直流断路器两端的测试电阻回路，可控大功率接触器，该测试电阻回路中串接有一个测试电阻R_P，该系统还包括用于检测馈电区段电压U_s的电压变送器和用于检测测试电阻回路电流或检测馈电区段电流I_p的电流变送器，所述电压变送器和电流变送器的信号输出端与一控制设备连接。
[0006]所述测试电阻回路中还串接有与控制设备连接的测试接触器。
[0007]所述测试电阻回路中还串接有测试熔断器。
[0008]本发明直流馈电系统电缆绝缘强度检测方法的技术方案包括如下步骤:
[0009](I)在直流断路器处于分闸状态时，测量被测线路馈电区段的电压U_s及被测线路馈电区段或测试电阻回路的电流i_p ；
[0010](2)计算被测线路剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r ；
[0011 ] (3)根据剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r与对应设定值的比较结果，判断被测线路的绝缘强度。
[0012]被测线路剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r的计算公式如下:
[0013]U_r = (I_p.R_p)+U_s
[0014]R_r = U_s/I_p
[0015]其中，U_s为被测线路馈电区段的电压值；I_p为被测线路馈电区段或测试电阻回路的电流值。
[0016]本发明的直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统及方法通过在被测线路的直流断路器两端并入测试电阻，通过测量馈电区段的电压及电流，分析其剩余电阻值和/或剩余电压值来确定线路是否存在绝缘强度不足，以避免在被测线路存在绝缘强度不足时合闸断路器，产生电力拉弧光现象，致使电缆的绝缘强度进一步下降，最终导致短路现象。该检测系统结构简单，检测方法简单实用，测量结果准确。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1为本发明第一实施例的结构原理图；
[0018]图2为本发明第二实施例的结构原理图。

【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0020]如图1所示为本发明直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统实施例的结构原理图，由图可知，该检测系统包括用于连接在被测线路直流断路器两端的测试电阻回路，该测试电阻回路中串接有一个测试电阻，该系统还包括用于检测馈电区段电压U_s的电压变送器和用于检测测试电阻回路电流I_P的电流变送器，电压变送器和电流变送器的信号输出端与一控制设备连接。
[0021]如图1所示本实施例的电流变送器连接在测试电阻回路中以测试其回路电流，由于被测线路电流与测试电阻回路的电流相等，也可以将电流变送器连接在被测馈电区段线路中测量其电流，如图2所示。
[0022]本发明还提供了一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测方法，包括如下步骤:
[0023](I)在直流断路器处于分闸状态时，测量被测线路馈电区段的电压U_s及被测线路馈电区段或测试电阻回路的电流i_p ；
[0024](2)计算被测线路剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r ；
[0025](3)根据剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r与对应设定值的比较结果，判断被测线路的绝缘强度:即当剩余电阻值高于设定值和/或剩余电压值高于设定值时，可以判断确定被测线路的绝缘强度达到达标；反之，如果低于设定值，则可以断定被测线路的电缆存在一定的绝缘问题。
[0026]本实施例的测试电阻回路中还串接有测试熔断器及与控制设备连接的测试继电器，该控制设备采用智能设备，智能采集区段电压U_s和测量的测试电流I_p，根据测试电阻的电阻，计算出接触网端的剩余电压值U_r，触网端的剩余电压值U_r和测试电流1_?可以计算线路剩余电阻值R_r,通过以下公式可求得剩余电压值U_r和剩余电阻值R_r:U_r=(I_p.R_p)+U_s ；R_r = U_s/I_p。
[0027]本发明的被测线路绝缘强度检测顺序如下:
[0028]I)启动
[0029]电缆检测过程的初始阶段有一个响应延迟时间。这段时间的长短取决于线路绝缘强度检测启动时的直流断路器状态。如果直流断路器处于正常分断状态时通过带测合闸命令来启动线路绝缘强度检测，此响应延迟时间为t_pr.ο ;如果直流断路器是由于区段的故障而脱扣，那么重合闸前的首次线路绝缘强度检测过程须经过响应延迟时间t_pr.t。
[0030]2)检测
[0031]响应延迟时间过后对区段进行绝缘强度测试。在测试时间(t_test)内，测试电流通过一阻性电路流向馈电区段。用电流和电压变送器来测量测试电流I_P和区段电压U_s，根据测量计算得到的剩余电阻R_r和母线电压来决定重复线路绝缘强度检测过程或者合闸直流断路器。
[0032]3)循环
[0033]如果被测区段上并无绝缘强度故障而直流断路器不能合闸，又或者直流断路器闭合后立刻由于类似短路的过载而再次脱扣，检测过程将在等待一段时间(t_cy.p)后重复进行。如果重复次数达到，则结束线路绝缘强度检测。4)合闸
[0034]如果线路绝缘强度检测过程中得到的剩余电阻高于预定值，剩余电压高于预定值，在经过一个额外延迟时间(t_wait)后，系统将发出直流断路器合闸命令。如果直流断路器合闸成功，则线路绝缘强度检测过程结束。自动重合闸程序退出等待下一次线路短路检测。
[0035]线路绝缘强度检测启动条件包括如下几点:
[0036]a)启动触发事件。线路绝缘强度检测启动触发事件有带测合闸命令(包括带测分闸命令的下降沿带测合闸)或直流断路器自动断开。
[0037]b)线路绝缘强度检测必须处于未闭锁状态。
[0038]c)直流断路器必须处于分闸状态。
[0039]d)测试测试熔断器正常，无故障。
[0040]e)手车位置必须要么只处于服务位置，要么只处于试验位置。
[0041]f)旁路隔离器状态明确，要么分状态，要么合状态。
[0042]g)额外脱扣约束命令有带测分闸命令与不带测分闸命令，若有此命令处理存在，则不启动线路绝缘强度检测。
[0043]运行中的线路绝缘强度检测流程能被外界因素强制打断，以下任何一个条件都将中断线路绝缘强度检测:
[0044]A、线路绝缘强度检测由开关命令打断(包括分闸/复位、不带测分闸)。
[0045]B、直流断路器变成合位
[0046]C、手车位置状态发生变化或位置变成不明确。
[0047]D、测试测试熔断器出现故障信号。
[0048]线路绝缘强度检测闭锁:线路绝缘强度检测合闸失败，则测试程序将被禁止执行，只有在闭锁解除后才允许再一次启动线路绝缘强度检测。可以通过“分闸/复位”命令解除闭锁。
[0049]以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在【具体实施方式】及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统，其特征在于:包括用于连接在被测线路直流断路器两端的测试电阻回路，可控大功率接触器，该测试电阻回路中串接有一个测试电阻R_p，该系统还包括用于检测馈电区段电压u_s的电压变送器和用于检测测试电阻回路电流或检测馈电区段电流I_P的电流变送器，所述电压变送器和电流变送器的信号输出端与一控制设备连接。
2.根据权利要求1所述的直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统，其特征在于:所述测试电阻回路中还串接有与控制设备连接的测试接触器。
3.根据权利要求1或2所述的直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统，其特征在于:所述测试电阻回路中还串接有测试熔断器。
4.一种利用权利要求1所述的直流馈电系统电缆绝缘强度检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在直流断路器处于分闸状态时，测量被测线路馈电区段的电压U_s及被测线路馈电区段或测试电阻回路的电流I_P ； (2)计算被测线路剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r； (3)根据剩余电阻值R_r和/或剩余电压值U_r与对应设定值的比较结果，判断被测线路的绝缘强度。
5.根据利用权利要求4所述的直流馈电系统电缆绝缘强度检测方法，其特征在于，被测线路剩余电阻值R_r和剩余电压值U_r的计算公式如下:
U_r = (I—P.R—p)+U—s
R_r = U—s/I—p 其中，U—s为被测线路馈电区段的电压值；I—P为被测线路馈电区段或测试电阻回路的电流值。
【文档编号】G01R31/12GK104297640SQ201410181428
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】刘永祥, 成印沙, 李绪勇, 张文俊, 樊海松, 羊阳, 韩学军, 汪相坤, 胡超然, 席亚举 申请人:河南许继智能控制技术有限公司